Redis集群高可用

缺乏、安全感 2023-06-18 12:57 10阅读 0赞

***本文使用的是redis5.0.7版本***

#### 一、主从复制 ####

> 单个Redis如果因为某种原因宕机的话，可能会导致Redis服务不可用，可以使用主从复制实现一主多从，主节点负责写的操作，从节点负责读的操作，主节点会定期将数据同步到从节点中，保证数据一致性的问题。

![在这里插入图片描述][20191202112138610.jpg]

##### 1.配置 #####

##在需在从（一或多个）节点redis.conf文件中配置以下
    slaveof 192.168.75.128 6379 ##主节点ip和端口
    masterauth 123456 ## 主节点密码

##### 2.主从复制数据同步的过程 #####

> 1.Redis从节点向主节点建立socket连接
> 
> 2.Redis采用全量或者增量的形式将数据同步给从节点
> 
> 从Redis2.8版本以后 过程采用增量和全量同步
> 
> 全量复制：一般用于在初次的复制场景（从节点与主节点一次建立）
> 
> 增量复制：网络出现问题，从节点再次连接主节点时，主节点补发缺少的数据，每次数据增量同步

##### 3.缺陷 #####

> 若主节点宕机，将会导致整个redis环境不可进行写操作，需要人为更改主操作。
> 
> 解决方案：使用哨兵机制实现Redis集群主从选举策略

#### 二、Redis哨兵机制 ####

> Redis的哨兵机制是为了解决以上的主从复制的缺点（选举问题），解决问题保证我们的Redis高可用，实现自动化故障发现与故障转移。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDgyNjM0OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

##### 1.原理 #####

> 1.  哨兵机制每个10s时间只需要配置监听我们的主节点就可以获取当前整个Redis集群的环境列表，采用info 命令形式。
> 2.  哨兵不建议是单机的，最好每个Redis节点都需要配置哨兵监听。
> 3.  哨兵集群原理是如何：多个哨兵都执行同一个主的master节点，订阅到相同都通道，有新的哨兵加入都会向通道中发送自己服务的信息，该通道的订阅者可以发现新哨兵的加入，随后相互建立长连接。
> 4.  Master的故障发现 单个哨兵会向主的master节点发送ping的命令，如果master节点没有及时的响应，哨兵会认为该master节点为“主观不可用状态”会发送给其他都哨兵确认该Master节点是否不可用，当前确认的哨兵节点数>=quorum(可配置)，会实现重新选举。

##### 2.实现 #####

## 将redis源文件的sentinel.conf，copy到你redis的目录
    vi sentinel.conf
    
    ##配置主机信息 和选举同意人数
    sentinel monitor mymaster 192.168.75.128 6379 2
    ##master的密码
    sentinel auth-pass mymaster 123456
    ##sentinel心跳检测主3秒内无响应，视为挂掉，开始切换其他从为主
    sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000
    ##每次最多可以有1个从同步主。一个从同步结束，另一个从开始同步。
    sentinel parallel-syncs mymaster 1
    ##主从切换超时时间
    sentinel failover-timeout mymaster 18000
    ##启动哨兵
    ./redis-sentinel ./sentinel.conf
    
    ##其他 检查哨兵状态
    redis-cli -h 192.168.31.187 -p 5000
    sentinel master mymaster
    SENTINEL slaves mymaster
    SENTINEL sentinels mymaster
    SENTINEL get-master-addr-by-name mymaster

#### 三、Redis安全控制 ####

##### 1.缓存穿透 #####

> 产生的背景：
> 
> 缓存穿透是指使用不存在的key进行大量的高并发查询，导致缓存无法命中，每次请求都要都要穿透到后端数据库查询，使得数据库的压力非常大，甚至导致数据库服务压死；
> 
> （高并发下，redis中不存在key，每次都要请求数据库，导致数据库服务器压力大）
> 
> 解决方案：
> 
> 1.  接口层实现api限流、用户授权、id检查等；
> 2.  从缓存和数据库都取不到数据的话，一样将数据库空值放入缓存中，设置30s有效期避免使用同一个id对数据库攻击压力大；

##### 2.缓存击穿 #####

> 产生背景：
> 
> 在高并发的情况下，当一个缓存key过期时，因为访问该key请求较大，多个请求同时发现缓存过期，因此对多个请求同时数据库查询、同时向Redis写入缓存数据，这样会导致数据库的压力非常大；
> 
> （高并发下，key过期，多个请求同时发现过期，同时请求数据库，同时写入缓存，导致数据库服务器压力大）
> 
> 解决方案：
> 
> 1.  使用分布式锁
> 
> 保证在分布式情况下，使用分布式锁保证对于每个key同时只允许只有一个线程查询到后端服务，其他没有获取到锁的权限，只需要等待即可；这种高并发压力直接转移到分布式锁上，对分布式锁的压力非常大。
> 
> 1.  使用本地锁
> 
> 使用本地锁与分布式锁机制一样，只不过分布式锁适应于服务集群、本地锁仅限于单个服务使用。
> 
> 1.  软过过期
> 
> 设置热点数据永不过期或者异步延长过期时间；
> 
> 1.  布隆过滤器

##### 3.缓存雪崩 #####

>     缓存雪崩指缓存服务器重启或者大量的缓存集中在某个时间段失效，突然给数据库产生了巨大的压力，甚至击垮数据库的情况。（大量key同时失效）
>       					
>       					解决思路：对不用的数据使用不同的失效时间，加上随机数

#### 四、Redis Cluster集群 ####

##### 1.传统Redis集群存在那些问题 #####

> Redis哨兵集群模式，每个节点都保存全量同步数据，冗余的数据比较多；而在Redis Cluster模式中集群中采用分片集群模式，可以减少冗余数据，缺点就是构建该集群模式成本非常高。

##### 2.传统RedisCluster集群的原理 #####

> Redis3.0开始官方推出了集群模式 RedisCluster，原理采用hash槽的概念，预先分配16384个卡槽，并且将该卡槽分配给具体服务的节点；通过key进行crc16（key）%16384 获取余数，余数就是对应的卡槽的位置，一个卡槽可以存放多个不同的key，从而将读或者写转发到该卡槽的服务的节点。 最大的优点：动态扩容、缩容。

##### 3.RedisCluster集群模式环境搭建 #####

mkdir rediscluster
    cd rediscluster/
    mkdir redis7000
    mkdir redis7001
    mkdir redis7002
    mkdir redis7003
    mkdir redis7004
    mkdir redis7005
    
    ##每个配置文件内容
    daemonize yes #后台启动
    protected-mode no ; ## 允许外部访问
    port 7005 #修改端口号，从7000到7005
    cluster-enabled yes #开启cluster，去掉注释
    cluster-config-file 7000nodes.conf #自动生成
    cluster-node-timeout 15000 #节点通信时间
    logfile "/usr/local/redis/bin/rediscluster/redis7000/redis.log" #日志
    dbfilename dump7000.rdb #RDB文件
    
    ##启动我们的redis
    ./redis-server ./rediscluster/redis7000/redis.conf 
    ./redis-server ./rediscluster/redis7001/redis.conf 
    ./redis-server ./rediscluster/redis7002/redis.conf 
    ./redis-server ./rediscluster/redis7003/redis.conf 
    ./redis-server ./rediscluster/redis7004/redis.conf 
    ./redis-server ./rediscluster/redis7005/redis.conf 
    
    ##连接一个redis
    ./redis-cli -h 192.168.75.128 -p 7000
    > set karma karma
    (error) CLUSTERDOWN Hash slot not served  ##说明没有分配hash槽
    ##分配卡槽
    > ./redis-cli --cluster create  192.168.75.128:7000  192.168.75.128:7001  192.168.75.128:7002  192.168.75.128:7003  192.168.75.128:7004  192.168.75.128:7005  --cluster-replicas 1 (建议最好使用服务器的ip地址搭建)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDgyNjM0OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

> ./redis-cli -h 192.168.75.128 -p 7000
    > set karma karma
    (error MOVED 16365 192.168.75.128:7002)
    ## 添加-c 可自动跳转到该key存储的分片
    > ./redis-cli -h 192.168.75.128 -p 7000 –c
    > set karma karma
    Redirected to slot [11740] located at 192.168.75.128:7002
    OK
    > ./redis-cli --cluster help

#### 4.RedisCluster集群模式扩容缩容节点 ####

> ./redis-server ./rediscluster/redis7006/redis.conf
    > ./redis-server ./rediscluster/redis7007/redis.conf
    > ./redis-cli -h 192.168.75.128 -p 7000
    
    ##Redis扩容
    ## 新增一个主节点 为7006
    > ./redis-cli --cluster add-node 192.168.75.128:7006   192.168.75.128:7000
    ## 新增一个从节点 为7007
    > ./redis-cli --cluster add-node   192.168.75.128:7007  192.168.75.128:7000  --cluster-slave   --cluster-master-id  6889d6165709872a2e71d5bde6ee6630b6172c91
    ## 新增的7006 是没有任何槽位 
    ## 分配Redis槽位扩容
    > cluster slots 
    > ./redis-cli --cluster reshard  192.168.75.128:7006
    How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 4096  ##移动多少卡槽？ 16384/4 = 4096
    What is the receiving node ID? ## 接受id是多少？ cluster nodes查看7006的id 
    Source node #1: all ## 是否重新分片的源节点 所有
    Do you want to proceed with the proposed reshard plan (yes/no)? yes
    ## 查看7006卡槽连接信息
    > ./redis-cli --cluster check 192.168.75.128:7006 
    
    ##Redis缩容 与分配Redis槽位扩容相反
    > ./redis-cli --cluster  reshard  192.168.75.128:7000
    ## 略
    > ./redis-cli --cluster del-node 192.168.75.128:7003 1a05262bb8d6918fb4382d9bf764e2b607e4092e ##要删除的节点及id

[20191202112138610.jpg]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191202112138610.jpg
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDgyNjM0OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191202135610275.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDgyNjM0OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDgyNjM0OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191203121128583.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDgyNjM0OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70